Operaciones Unitarias

Agroindustriales I

Eliana Jara Morante

Setiembre 11, 2014

PROBLEMAS DE BALANCE DE

MASA, ENERGA Y OTROS

OPERACIONES UNITARIAS AGROINDUSTRIALES I

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Problema 8

Despus que se produce amoniaco a partir de N2 e H2, los productos se enfran y separan en un condensador

parcial que opera a -28F y 2000 psia (presin del reactor).

Calcule la composicin de las corrientes de vapor y lquido.

Datos:

Composicin inicial y constantes de equilibrio L-V:

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N2 H2 NH3 Ar CH4

Zi 0.220 0.600 0.114 0.002 0.004

Ki 66.67 50 0.015 100 33.33

Problema 9

Se desea enfriar aire fresco que contiene 4% molar de vapor de agua y deshumidificarlo hasta que contenga 1.70%molar de H2O.

Se combina una corriente de aire fresco con una corriente de aire

recirculado previamente deshumidificado y se hace pasar por el

enfriador. La corriente de la mezcla que entra a la unidad contiene

2.30% molar de H2O. En el acondicionador de aire, parte del agua

en la corriente de alimentacin se condensa y se elimina como

lquido. Una fraccin del aire deshumidificado que sale del enfriador

se recircula, y el resto sale hacia una habitacin. Tomando como

base de clculo 100 mol del aire deshumidificado que sale hacia la

habitacin

Calcule los moles de alimentacin fresca, los moles de agua condensada y los moles de aire deshumidificado que se recirculan.

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Problema 9

Calcule los moles de alimentacin fresca, los moles de agua condensada y los moles de aire

deshumidificado que se recirculan.

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CondensadorAire fresco

Agua

Aire deshumidificado

Problema 10

El proceso para recuperar cromato de potasio (K2CrO4) de una solucin acuosa de esta sal.

4500 kg/h de una solucin que contiene 1/3 en masa de K2CrO4 se unen a una corriente de recirculacin que contiene 36.4% de

K2CrO4 y se alimenta la corriente combinada a un evaporador. La

corriente concentrada que sale del evaporador contiene 49.4% de

K2CrO4; dicha corriente se alimenta a un cristalizador en el cual se

enfra (haciendo que los cristales de K2CrO4 se separen de la

solucin) y despus se filtra. La torta de filtracin consta de cristales

de K2CrO4 y una solucin que contiene 36.4% de K2CrO4 por masa,

los cristales constituyen 95% de la masa total de la torta de

filtracin. La solucin que atraviesa el filtro, que tambin contiene

36.4% de K2CrO4 constituye la recirculacin.

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Problema 10

Calcule la velocidad de evaporacin, la velocidad de produccin del cristalizador, las velocidades de alimentacin

a las que el evaporador y el cristalizador deben estar

diseados para soportar y la relacin de recirculacin.

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Evaporador

Cristal

izador

y filtro

Alimentacin

fresca

Agua

Torta de filtracin

Problema 1

Se quema metano con aire en un reactor de combustin continua en estado estacionario y se obtiene una mezcla de CO y CO2 y H2O.

Se alimenta una mezcla de composicin 7.80% CH4, 19.4% O2 y 72.8% N2. La conversin del metano es del 90% y el gas que sale del reactor contiene 8 mol de CO2/CO.

Realice el balance de masa

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OHCOOCH

OHCOOCH

2224

2223

4

22

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Problema 1

Dos soluciones acuosas de cido sulfrico que contiene 20% por peso de H2SO4 (sp= 1.139) y 60% en peso de H2SO4 (sp= 1.498) se

mezclan para formar una solucin de 4.0 molar (sp= 1.213)

Calcular la fraccin msica del cido sulfrico en la solucin de producto

Tomando como base 100 kg de la solucin de alimentacin al 20%, dibuje y marque el diagrama de flujo del proceso, marcando masas y volmenes y

haga el anlisis de los grados de libertad

Calcule la proporcin de alimentacin (litros de solucin al 20%/litro de solucin al 60%)

Qu velocidad de alimentacin de la solucin al 60% (L/h) se requerir para dar 1250 kg/h del producto

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Problema 2

Se hace pasar azcar hmeda, que contiene la quinta parte en masa de agua, por un evaporador en el cual se evapora

85% del agua de entrada.

Tomando como base 100 kg de alimentacin calcule la fraccin msica de agua en el azcar hmedo que sale del

evaporador y la proporcin (kg H2O evaporada/kg de azcar

hmedo que sale del evaporador)

Si se alimentan 1000 ton/da de azcar hmedo al evaporador, qu cantidad adicional de agua deber retirarse

del azcar de salida para secarla en su totalidad, y qu

ingresos anuales podrn esperarse si el azcar seca se

vende a 0.15$/lbm?

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Problema 3

Un gas combustible que contiene 86% de metano, 8% de etano y 6% de propano por

volumen, fluye a un horno con una velocidad de

1450 m3/h a 15C y 150 kPa (manomtricas) donde se quema con un 8% de aire en exceso.

Calcule la velocidad de flujo de aire requerida en SCMH (metros cbicos estndar por hora)

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Problema 4

El monoclorobenceno (MCB) se produce en forma comercial por clorinacin cataltica directa del benceno (B) a 40C y 120 kPa absolutos. En el proceso se genera diclorobenceno (DCB) como co-producto.

Del reactor sale una corriente de lquido y otra corriente de gas. El lquido contiene 49.2% por peso de MCB, 29.6% de DCB y el resto benceno sin reaccionar. El gas que se enva a la instalacin de tratamiento, contiene 92%(v/v) de HCl y 8% de cloro sin reaccionar.

Qu volumen de gas sale del reactor? (m3/kg de B alimentado)

La tubera a la cual debe fluir el gas tiene un tamao tal que la velocidad del gas no es mayor de 10 m/s. Escriba una expresin para relacionar el dimetro de la tubera (cm) con la alimentacin del benceno (kg de B/min)

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Problema 5

Se hace pasar por una serie de evaporadores (10), agua de mar que contiene 3.50%

por peso de sal. En cada una de las 10 unidades se evaporan cantidades casi

iguales de agua y despus se condensan y combinan para obtener una corriente de

producto de agua dulce. La salmuera que sale de cada evaporador, excepto del

dcimo, se alimenta al evaporador siguiente. La salmuera que sale del dcimo

evaporador contiene 5.0% por peso de sal.

Dibuje el diagrama de flujo del proceso que muestre el primer y cuarto y dcimo

evaporador y las corrientes que entran y salen de esta unidades

Escriba en orden el conjunto de ecuaciones que resolvera para determinar el

rendimiento fraccionario de agua dulce del proceso (kg H2O recuperada/kg H2O en la

alimentacin del proceso) y el porcentaje por peso de sal en la solucin que sales del

cuarto evaporador. No debe haber ms de una variable previamente indeterminada

en cada ecuacin.

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